[0001] 本实用新型涉及综合能源系统技术领域，特别涉及一种调控灵活的综合能源设备。

[0002] 为解决能源浪费的问题，世界各国开展了大量学术研究和工程示范，如增加清洁电源选址多样性，降低网络中清洁能源发电总值的波动幅度；建立跨区域特高压互联大配电网，使得新能源发电充足的区域能够及时向高负荷区域输电；增加网络中储能(抽蓄，压缩空气，电池等)，实现过剩电能的存储和转移利用；在一定范围内实施需求侧管理，如基于分时电价引导用户改变其用电时间分布等，进而提升配电网中功率平衡调节水平。

[0003] 归纳来看，上述手段均从不同侧面提升了电力系统的设备可控性或配置冗余性，使电力系统运行更为灵活，有助于系统应对各类不确定性扰动，维持稳定运行。然而，随着电力系统的发展，系统复杂度逐渐提升，其源、荷两端的功率波动水平将持续增加，一味加大投入、增加冗余的解决方案将难以为继。如何进一步经济高效地开发系统中可调控灵活性资源，有待实现进一步突破。实用新型内容

[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种调控灵活的综合能源设备，有助于经济高效地开发系统中可调控灵活性资源。

[0005] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

[0006] 一种调控灵活的综合能源设备，包括供能装置、传输网络和用能负荷；

[0007] 所述供能装置通过所述传输网络与所述用能负荷相连；

[0008] 所述传输网络包括配水网络、配电网、供热管网、发电装置和能源转换装置；

[0009] 所述配水网络、所述配电网和所述供热管网内分别设有蓄水装置、蓄电装置和蓄热装置，所述配水网络上还设有输水装置；

[0010] 所述配电网分别与所述输水装置、所述蓄水装置和所述能源转换装置电连接；

[0011] 所述能源转换装置与所述供热管网相连，所述发电装置分别与所述配电网和所述蓄水装置相连。

[0012] 进一步地，所述发电装置包括可再生能源装置和变压器；

[0013] 所述可再生能源装置通过所述变压器分别与所述配电网和所述蓄水装置相连。

[0014] 进一步地，所述传输网络还包括充放电负荷；

[0015] 所述充放电负荷的充电输入端同时与变压器和所述配电网相连，且放电输出端与所述配电网相连。

[0016] 进一步地，所述能源转换装置包括热泵和电锅炉；

[0017] 所述配电网分别通过所述热泵和所述电锅炉与所述供热管网相连。

[0018] 进一步地，所述能源转换装置包括热电联供机组。

[0019] 进一步地，所述发电装置包括光伏和风力发电机。

[0020] 进一步地，所述充放电负荷为电动汽车。

[0021] 本实用新型的有益效果在于：提供一种调控灵活的综合能源设备，在供能装置与用能负荷的传输网络上集成设置了能源转换装置、发电装置以及对应各种能源的蓄能装置，以配电网为核心，辅助配水网络进行水资源传输与储能，向供热管网转换供能，消纳发电装置的输出能源，从而提高综合能源的供求响应能力，有助于经济高效地开发系统中可调控灵活性资源。

[0025] 为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

[0026] 请参照图1，一种调控灵活的综合能源设备，包括供能装置1、传输网络和用能负荷2；

[0027] 所述供能装置1通过所述传输网络与所述用能负荷2相连；

[0028] 所述传输网络包括配水网络3、配电网4、供热管网5、发电装置和能源转换装置；

[0029] 所述配水网络3、所述配电网4和所述供热管网5内分别设有蓄水装置6、蓄电装置7和蓄热装置8，所述配水网络3上还设有输水装置9；

[0030] 所述配电网4分别与所述输水装置9、所述蓄水装置6和所述能源转换装置电连接；

[0031] 所述能源转换装置与所述供热管网5相连，所述发电装置分别与所述配电网4和所述蓄水装置6相连。

[0032] 从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：在供能装置1与用能负荷2的传输网络上集成设置了能源转换装置、发电装置以及对应各种能源的蓄能装置，以配电网4为核心，辅助配水网络3进行水资源传输与储能，向供热管网5转换供能，消纳发电装置的输出能源，从而提高综合能源的供求响应能力，有助于经济高效地开发系统中可调控灵活性资源。

[0033] 进一步地，所述发电装置包括可再生能源装置10和变压器11；

[0034] 所述可再生能源装置10通过所述变压器11分别与所述配电网4和所述蓄水装置6相连。

[0035] 从上述描述可知，发电装置使用可再生能源装置10配合上变压器11发电，经济效益高，更加环保。

[0036] 进一步地，所述传输网络还包括充放电负荷12；

[0037] 所述充放电负荷12的充电输入端同时与变压器11和所述配电网4相连，且放电输出端与所述配电网4相连。

[0038] 从上述描述可知，充放电负荷12作为一个储能点，除了充电使用外，在无需使用时还可以进行放电，使得电能的调配使用更加灵活。

[0039] 进一步地，所述能源转换装置包括热泵13和电锅炉14；

[0040] 所述配电网4分别通过所述热泵13和所述电锅炉14与所述供热管网5相连。

[0041] 从上述描述可知，热泵13和电锅炉14均是能够实现电热转换的设备，积极响应系统的供热需求，为用能符合提供稳定供热。

[0042] 进一步地，所述能源转换装置包括热电联供机组15。

[0043] 从上述描述可知，热电联供机组15既可以输出电能，又可以输出热能，增加了设备能源转换的灵活性。

[0044] 进一步地，所述发电装置包括光伏和风力发电机。

[0045] 进一步地，所述充放电负荷12为电动汽车。

[0046] 本实用新型的一种调控灵活的综合能源设备能够适用于综合能源调控的场景，以下通过具体的实施方式进行说明：

[0047] 请参照图1，本实用新型的实施例一为：

[0048] 一种调控灵活的综合能源设备，如图1所示，包括供能装置1、传输网络和用能负荷2。供能装置1通过传输网络与用能负荷2相连。其中，如图1所示，传输网络包括配水网络3、配电网4、供热管网5、发电装置和能源转换装置。配水网络3、配电网4和供热管网5内分别设有蓄水装置6、蓄电装置7和蓄热装置8，配水网络3上还设有输水装置9。配电网4分别与输水装置9、蓄水装置6和能源转换装置电连接。能源转换装置与供热管网5相连，发电装置分别与配电网4和蓄水装置6相连。

[0049] 在本实施例中，配水网络3上的蓄水装置6和输水装置9可对应使用蓄水池和水泵。蓄水池经配水网与水泵相连，根据配水网的进、出水流量执行蓄水操作或放水操作，以配合水泵实现灵活调度。水泵可将配水网与配电网4紧密耦合在一起，配电网4利用水泵的灵活性，将水泵接入点视作柔性负荷节点进行调控，在保证配水网的水压前提下，优化水泵出力，辅助改善配电网4运行。

[0050] 在本实施例中，如图1所示，发电装置包括可再生能源装置10和变压器11。可再生能源装置10通过变压器11分别与配电网4和蓄水装置6相连。可再生能源装置10可选为光伏、风力发电机等，在其他等同实施例中，还可以是水力发电等设备。充放电负荷12为电动汽车，其具有一定的响应能力，可用于优化配电网4负荷特性，用电负荷随时间波动。

[0051] 在本实施例中，如图1所示，传输网络还包括充放电负荷12。充放电负荷12的充电输入端同时与变压器11和配电网4相连，且放电输出端与配电网4相连。

[0052] 在本实施例中，能源转换装置包括热泵13、热电联供机组15和电锅炉14。配电网4分别通过热泵13和电锅炉14与供热管网5相连。其中，热泵13是综合能源系统中重要的电转热设备。通过配置适当容量的热泵13，可使系统中一部分热负荷转而由电能所替代。热泵13的爬坡速率很快，可在数分钟内调整其出力，为综合能源系统提供短时间尺度的负荷平衡服务。电锅炉14设备以电力为能源并将其转化成为热能，也可作为综合能源系统灵活性资源。

[0053] 在本实施例中，为了清楚说明一种调控灵活的综合能源设备的使用过程，列举两种应用场景：

[0054] 场景1：在考虑热力系统供需平衡时，将供热管网5的储能特性考虑进去，分析系统运行灵活性对系统经济性的影响。

[0055] 场景2：当高比例可再生能源接入系统，在考虑系统供需平衡时，将供热管网5的储能特性考虑进去，分析系统运行灵活性对系统可再生能源消纳能力的影响。

[0056] 本场景1中，一天之内综合能源系统运行总费用为400.65万元，较不使用本系统节省了约0.34％。本实施例的能源设备发出的电功率等于系统的电负荷，场景1中考虑了供热管网5储能特性的综合能源系统则打破了以热定电的约束，系统的供热功率不必实时跟随热负荷的变化，实现了热能在时空上的平移。具体工作过程为：在用能负荷2中的热负荷高峰期，由于供热管网5的储能特性，除了供能设备提供负荷所需热能外，供热管网5也为热负荷提供了一部分热能以满足热负荷需求，因而此阶段电锅炉14出力不多。为实现系统调度时间段内总运行费用最低，在热负荷低谷期12:00‑16:00，通过增加热电联供机组15出力，供热管网5储存的热能增加，存储在供热管网5中的热能在热负荷高峰期被系统利用供给负荷。当热负荷大于热出力时，供热系统多余的热能存储在供热管网5中，当热负荷小于热出力时，供热管网5向热负荷提供一部分热能。在谷时电价时期，电锅炉14全功率运行同时供热管网5储存一部分热能。在峰时电价时期，增大热电联供系统的出力，减少购电量，同时供热管网5向负荷供热。

[0057] 本实用新型在场景2中，一天之内综合能源系统产生的运行总费用为318.20万元，比不使用本系统节省了约4.9％。其中，弃风弃光惩罚费用减少了大约53.1％，这是由于可再生能源装置10的投入，使得设备对可再生能源的消纳能力大大提升。

[0058] 需要说明的是，本实用新型所要保护的是包括配水网络3、配电网4、供热管网5、发电装置和能源转换装置等组合而成的综合能源设备，至于上述提出的热负荷与热出力的比较判断或者根据用能负荷2的供能需求计算能源调控的量均是依靠现有技术的简单计算即可实现，并不属于本实用新型的保护内容。

[0059] 综上所述，本实用新型提供一种调控灵活的综合能源设备，在供能装置与用能负荷的传输网络上集成设置了能源转换装置、发电装置以及对应各种能源的蓄能装置，以配电网为核心，辅助配水网络进行水资源传输与储能，向供热管网转换供能，消纳发电装置的输出能源，从而提高综合能源的供求响应能力，有助于经济高效地开发系统中可调控灵活性资源。

[0060] 以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。